智能車載道路信息采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種智能車載道路信息采集裝置，包括車輛主體，車輛主體安裝有用于拍攝車體周圍影像的360°全景攝像頭、用于完成車輛行駛過程中道路和道路周圍環境三維信息數據采集的激光掃描裝置、用于掃描車輛周圍紅外熱像圖的熱成像儀、用于應對在隧道段采集作業時補光的輔助照明裝置、面陣影像傳感器、GPS定位裝置、慣性測量裝置和用于精確測量車輛行駛距離的測速雷達裝置，這些作為采集信息子裝置與安裝在車輛主體內部的顯示器和服務器連接，車輛內部設置有用于供電的電源。智能車載道路信息采集裝置能夠快速采集道路病害信息以及其它道路附屬信息。
【專利說明】
智能車載道路信息采集裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及一種智能車載道路信息采集裝置?！颈尘凹夹g】
[0002]我國道路建設正處在快速發展時期，道路總里程不斷增長，提升道路的養護水平， 以及道路附屬信息的管理水平顯得尤為重要。然而，快速而準確的檢測道路常見病害信息以及快速提取道路附屬信息，是提高道路養護和管理水平的重要舉措。
[0003]對于道路病害信息的檢測和道路附屬信息的提取，傳統的是人工法和儀器設備靜態法，人工法勞動強度大，成本高，儀器設備靜態法效率低，無法滿足高效、快速而準確的提取道路信息的要求。因此，迫切需要開發方便快捷、高效準確提取道路信息的技術，實現道路常見病害的自動檢測以及道路信息的數字化、可視化管理，更好的服務于養護單位、政府部門和服務站。[〇〇〇4]在自動化快速提取道路病害信息和道路附屬信息方面，國內做了大量研究，集中在以車輛為載體的道路信息自動提取技術，然而大部分技術的儀器設備依靠國外進口，成本較高，開發自己的道路信息提取設備非常必要。此外，現有的車載道路信息提取系統存在集成性較差，提取信息較單一，結果不夠全面準確等一系列問題。
【發明內容】

[0005]本實用新型的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種能夠快速采集道路病害信息以及其它道路附屬信息的智能車載道路信息采集裝置。
[0006]為實現上述目的，本實用新型智能車載道路信息采集裝置采用的技術方案是:
[0007]—種智能車載道路信息采集裝置，包括車輛主體，車輛主體安裝有用于拍攝車體周圍影像的360°全景攝像頭、用于完成車輛行駛過程中道路和道路周圍環境三維信息數據采集的激光掃描裝置、用于掃描車輛周圍紅外熱像圖的熱成像儀、用于應對在隧道段采集作業時補光的輔助照明裝置、面陣影像傳感器、GPS定位裝置、慣性測量裝置和用于精確測量車輛行駛距離的測速雷達裝置，這些作為采集信息子裝置與安裝在車輛主體內部的顯示器和服務器連接，車輛內部設置有用于供電的電源。以車輛為載體，集成多種采集信息子裝置，自動獲取道路GPS軌跡、激光點云、全景影像、高清影像和熱成像數據等，對車輛行駛距離進行精確測量，實現道路常見病害的自動檢測，道路附屬信息的快速提取以及道路信息的數字化、可視化管理，可廣泛應用于三維道路數據和二維地圖數據的采集和更新，也可廣泛應用于路側建筑三維建模、街景地圖和三維道路導航數據的生產。
[0008]激光掃描裝置，基于飛行時間測量原理，采用非接觸式測量方式，完成車輛行駛過程中道路和道路周圍環境信息數據的采集。
[0009]360°全景攝像頭，在車輛行進過程中，完成車輛周圍360°道路圖像數據和附屬信息數據的采集、處理、拼接和校正等工作。
[0010]熱成像儀，利用紅外探測器和光學成像物鏡接收被測目標的紅外輻射能量，將其反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。在道路的隧道段，由熱成像圖自動檢測得到溫度差異區域，確定隧道滲漏水詳細屬性信息(如位置、面積和溫度等信息)。
[0011]面陣影像傳感器采集道路信息并存儲。針對隧道構造的特性，對隧道縱剖面進行一次性矢量掃描，通過面陣影像傳感器采集到相關信息并存儲。通過對影像數據分析，確定襯砌裂縫和剝落的位置、長寬及面積等信息。
[0012]GPS定位裝置和慣性測量裝置，將衛星定位與慣性測量相結合，針對衛星信號易受建筑物、山林等高大物體遮擋造成衛星失鎖影響定位精度，運動載體機動過程中不易捕獲和跟蹤衛星信號等問題，克服衛星導航先天弱點，在保證高可靠性、高精確性和高動態性的同時，還可提供衛星導航無法提供的航向、姿態等關鍵信息。適用于道路GPS軌跡實時測量及高精度后處理。[〇〇13]測速雷達裝置，用于精確測量車輛的行駛距離，該測速雷達裝置與慣性測量裝置相互結合，可以解決采集系統搜索不到衛星信號的問題，進而保證采集數據的準確性。
[0014]輔助照明裝置，用于應對在公路隧道段采集作業時光線照度不足，通過輔助照明裝置可提供足夠的光源。
[0015]電源在車輛行駛中自動充電，以保證長時間續航能力。
[0016]所述的360°全景攝像頭、激光掃描裝置、熱成像儀和輔助照明裝置安裝在車輛主體的頂部。[〇〇17]所述的激光掃描裝置安裝在車輛主體的頂部后方，激光掃描裝置包括上下布置的兩個激光掃描儀，兩個激光掃描儀的掃描端相互交叉。配置上下兩個激光掃描儀，完成車輛行駛過程中道路和道路周圍環境三維信息數據的采集。
[0018]激光掃描裝置安裝在車輛主體的頂部后方，所述的360°全景攝像頭設置在激光掃描裝置的上端，所述的360°全景攝像頭融合6臺高分辨率數字相機，數字相機鏡頭方向相交于一點放射狀布置。[〇〇19]服務器內置同步控制子系統，用于對激光掃描裝置、360°全景攝像頭、熱成像儀、 面陣影像傳感器進行參數設置、數據采集、狀態監視及數據存儲。
[0020]服務器內置授時子系統，用于提高微弱信號捕獲能力，縮短首次定位時間。
[0021]服務器內置數據處理和分析子系統，對影像數據、激光點云數據、熱成像數據以及經過后處理的慣導數據進行處理和分析，提取出道路常見病害信息和道路附屬信息，實現道路常見病害的自動檢測，道路附屬信息的快速提取以及信息的數字化、可視化管理。
[0022]所述的智能車載道路信息采集裝置采集道路信息的方法，包括以下步驟:
[0023](1)作業準備:搜集測區資料，編寫實施方案；
[0024](2)數據采集:首先，進行測前檢查，基準站選址；其次，由服務器的同步控制子系統控制各個采集信息子裝置的數據采集，對各個采集信息子裝置進行參數設置、數據采集、 狀態監視及數據存儲；[〇〇25](3)數據處理、管理和分析:對影像數據、激光點云數據、熱成像數據以及經過后處理的慣性導航數據進行處理和分析，提取出道路常見病害信息和道路附屬信息，實現道路常見病害的自動檢測，道路附屬信息的快速提取以及道路信息的數字化、可視化管理，首先，對采集系統獲取的全景影像數據、激光點云以及GPS軌跡數據進行處理;其次，根據處理后的多種數據批量生成道路DOM數據以及DEM數據，以及依據GPS數據對數據特征點進行提取與匹配，得到高精度道路軌跡數據，實現從圖像上提取道路邊線要素，三維坐標、距離和面積的空間量測，道路標志的自動識別多種功能；最后，對提取的信息進行編輯、管理和結果輸出，編輯操作包括空間數據編輯以及屬性數據編輯;最終實現對道路常見病害的快速識別、判斷、統計、查詢、管理與展示，并按照系統設置的病害處理分發流程，對病害信息進行分類和發布，最終實現道路附屬信息的快速提取。
[0026]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點:[〇〇27]準確高效:實現對道路常見病害的快速準確識別、判斷、統計、查詢、管理與展示， 以及實現道路附屬信息的快速提取，克服了傳統人工法勞動強度大和效率低等不足之處。 [〇〇28]提取的道路信息精細、直觀和全面，并能較好的對提取信息進行管理?？梢跃毜牟榭茨硡^域的路網組成情況，建筑物細部特征，如:位置和面積等情況;可以直觀的瀏覽路網區域的地形地貌、道路設施情況，并且所有設施均附有屬性信息，在構建的多維平臺下進行圖屬互查可自動顯示設施所在位置。
[0029]低成本且易操作:過程簡單且易于實現，只需將采集系統在待測段道路上行駛即可完成對該段道路信息的快速獲取，因此可定期對道路狀況進行全面檢測，提高了道路養護和管理水平。
[0030]技術集成性較好，能客觀、準確和快速的提取多種道路信息，通用性強，便于推廣普及?！靖綀D說明】

[0031]圖1是智能車載道路信息采集裝置的示意圖。
[0032]圖2是智能車載道路信息采集裝置采集道路信息的方法的作業流程圖。
[0033]圖3是數據采集方法的詳細流程圖?！揪唧w實施方式】[〇〇34]下面結合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本實用新型，應理解這些實施方式僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。 [〇〇35]如圖1所示為智能車載道路信息采集裝置的示意圖。智能車載道路信息采集裝置， 包括車輛主體1，車輛主體1頂部安裝有用于拍攝車體周圍影像的360°全景攝像頭2、用于完成車輛行駛過程中道路和道路周圍環境三維信息數據采集的激光掃描裝置3、用于掃描車輛周圍紅外熱像圖的熱成像儀4、用于在隧道段采集作業時補光的輔助照明裝置5、面陣影像傳感器6、GPS定位裝置7、慣性測量裝置8和用于精確測量車輛行駛距離的測速雷達裝置 9,這些作為采集信息子裝置與安裝在車輛主體內部的顯示器10和服務器11連接，車輛內部設置有用于供電的電源12。智能車載道路信息采集裝置以車輛為載體，集成多種采集信息子裝置，自動獲取道路GPS軌跡、激光點云、全景影像、高清影像和熱成像數據等，對車輛行駛距離進行精確測量，實現道路常見病害的自動檢測，道路附屬信息的快速提取以及道路信息的數字化、可視化管理，可廣泛應用于三維道路數據和二維地圖數據的采集和更新，也可廣泛應用于路側建筑三維建模、街景地圖和三維道路導航數據的生產。服務器內置的同步控制子系統、授時子系統、數據處理和分析子系統。360°全景攝像頭、激光掃描裝置、熱成像儀和輔助照明裝置安裝在車輛主體的頂部。激光掃描裝置3安裝在車輛主體頂部后方，激光掃描裝置包括上下布置的兩個激光掃描儀31，兩個激光掃描儀的掃描端相互交叉，基于飛行時間測量原理，采用非接觸式測量方式，配置上下兩個激光掃描儀，完成車輛行駛過程中道路和道路周圍環境三維信息數據的采集。360°全景攝像頭設置在激光掃描裝置的上端，360°全景攝像頭融合6臺高分辨率數字相機，數字相機鏡頭方向相交于一點放射狀布置。熱成像儀4安裝在車輛主體頂部的前方，輔助照明裝置5、面陣影像傳感器6和GPS定位裝置7安裝在車輛主體頂部的中間位置，慣性測量裝置8安裝在激光掃描裝置3的底部，測速雷達裝置9安裝在車輛主體的尾部。熱成像儀4安裝在車輛主體頂部的前方能夠快速的捕捉熱成像，提高了熱成像的準確性。[〇〇36]在車輛行進過程中，完成車輛周圍360°道路圖像數據和附屬信息數據的采集、處理、拼接和校正等工作。熱成像儀，利用紅外探測器和光學成像物鏡接收被測目標的紅外輻射能量，將其反映到紅外探測器的光敏元件上，從而獲得紅外熱像圖，熱圖像上面的不同顏色代表被測物體的不同溫度，這種熱像圖與物體表面的熱分布場相對應。在道路的隧道段， 由熱成像圖自動檢測得到溫度差異區域，確定隧道滲漏水詳細屬性信息(如位置、面積和溫度等信息)。面陣影像傳感器采集道路信息并存儲。將衛星定位與慣性測量相結合，針對衛星信號易受建筑物、山林等高大物體遮擋造成衛星失鎖影響定位精度，運動載體機動過程中不易捕獲和跟蹤衛星信號等問題，克服衛星導航先天弱點，在保證高可靠性、高精確性和高動態性的同時，還可提供衛星導航無法提供的航向、姿態等關鍵信息。適用于道路GPS軌跡實時測量及高精度后處理。測速雷達裝置，用于精確測量車輛的行駛距離，該測速雷達裝置與慣性測量裝置相互結合，可以解決搜索不到衛星信號的問題，進而保證采集數據的準確性。輔助照明裝置，用于應對在公路隧道段采集作業時光線照度不足，通過輔助照明裝置可提供足夠的光源。電源在車輛行駛中自動充電，以保證長時間續航能力。服務器內置同步控制子系統，用于對激光掃描裝置、360°全景攝像頭、熱成像儀、面陣影像傳感器進行參數設置、數據采集、狀態監視及數據存儲。服務器內置授時子系統，用于提高微弱信號捕獲能力，縮短首次定位時間。服務器內置數據處理和分析子系統，對影像數據、激光點云數據、熱成像數據以及經過后處理的慣導數據進行處理和分析，提取出道路常見病害信息和道路附屬信息，實現道路常見病害的自動檢測，道路附屬信息的快速提取以及信息的數字化、可視化管理。[〇〇37]如圖2所示為智能車載道路信息采集裝置采集道路信息的方法的作業流程圖，圖3 是數據采集方法的詳細流程圖。所述的智能車載道路信息采集裝置采集道路信息的方法， 包括以下步驟:[〇〇38](1)作業準備:搜集測區資料，編寫實施方案；
[0039](2)數據采集:首先，進行測前檢查，基準站選址；其次，由服務器的同步控制子系統控制各個采集信息子裝置的數據采集，對各個裝置進行參數設置、數據采集、狀態監視及數據存儲；
[0040](3)數據處理、管理和分析:對影像數據、激光點云數據、熱成像數據以及經過后處理的慣性導航數據進行處理和分析，提取出道路常見病害信息和道路附屬信息，實現道路常見病害的自動檢測，道路附屬信息的快速提取以及道路信息的數字化、可視化管理，具體內容如下，首先，對采集系統獲取的全景影像數據、激光點云以及GPS軌跡數據等進行處理； 其次，根據處理后的多種數據批量生成道路DOM數據以及DEM數據，以及依據GPS數據對數據特征點進行提取與匹配，得到高精度道路軌跡數據，實現從圖像上提取道路邊線等要素，三維坐標、距尚和面積等的空間量測，道路標志的自動識別等多種功能；最后，對提取的彳目息進行編輯、管理和結果輸出，編輯操作包括空間數據編輯以及屬性數據編輯;最終實現對道路常見病害的快速識別、判斷、統計、查詢、管理與展示，并按照系統設置的病害處理分發流程，對病害信息進行分類和發布，最終還實現道路附屬信息的快速提取。
[0041]本實用新型根據自主研發的智能車載道路信息采集裝置和采集道路信息的方法， 能夠自動、高效準確提取道路常見病害信息和道路附屬信息，實現對既有道路GPS軌跡、激光點云、全景影像、高清影像和熱成像數據的獲取，對車輛行駛距離的精確測量，達到對道路常見病害的快速識別、判斷、統計、查詢、管理與展示，對道路附屬信息的快速提取以及對道路信息的數字化、可視化管理的目的，最終提高道路養護和管理水平。
【主權項】
1.一種智能車載道路信息采集裝置，其特征在于:包括車輛主體，車輛主體安裝有用于 拍攝車體周圍影像的360°全景攝像頭、用于完成車輛行駛過程中道路和道路周圍環境三維 信息數據采集的激光掃描裝置、用于掃描車輛周圍紅外熱像圖的熱成像儀、用于應對在隧 道段采集作業時補光的輔助照明裝置、面陣影像傳感器、GPS定位裝置、慣性測量裝置和用 于精確測量車輛行駛距離的測速雷達裝置，這些作為采集信息子裝置與安裝在車輛主體內 部的顯示器和服務器連接，車輛內部設置有用于供電的電源。2.根據權利要求1所述的智能車載道路信息采集裝置，其特征在于:所述的360°全景攝 像頭、激光掃描裝置、熱成像儀和輔助照明裝置安裝在車輛主體的頂部。3.根據權利要求1所述的智能車載道路信息采集裝置，其特征在于:所述的激光掃描裝 置安裝在車輛主體的頂部后方，激光掃描裝置包括上下布置的兩個激光掃描儀，兩個激光 掃描儀的掃描端相互交叉。4.根據權利要求1所述的智能車載道路信息采集裝置，其特征在于:激光掃描裝置安裝 在車輛主體的頂部后方，所述的360°全景攝像頭設置在激光掃描裝置的上端，所述的360° 全景攝像頭融合6臺高分辨率數字相機，數字相機鏡頭方向相交于一點放射狀布置。
【文檔編號】E01C23/01GK205711656SQ201620504606
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】翁曉鵬, 何小軍, 章明
【申請人】江蘇智途科技股份有限公司